ايتنا - حل معمای ۵۰۰ ساله‌ای که داوینچی را متحیر کرده بود

به نظر می‌رسد که محققان توانسته‌اند معمایی را در فیزیک حل کنند که قرن‌ها بشر را متحیر کرده است.

به گزارش ایتنا و به نقل از ایندیپندنت، «پارادوکس لئوناردو»، برگرفته از نام لئوناردو داوینچی، هنرمند دوره رنسانس که متوجه این پدیده شده بود، بر نحوه حرکت زیگزاگی یا مارپیچی حباب‌های هوا هنگام بالا آمدن در آب متمرکز است.

این دانشمند بحرالعلوم نتوانست توضیحی پیدا کند که چرا حباب‌ها به جای بالا آمدن به خط مستقیم که با اصول فیزیک انطباق دارد، به این شکل حرکت می‌کنند، اما توانست رابطه‌ای بین اندازه حباب و حرکت آن پیدا کند: این حرکت نامنتظره فقط زمانی رخ می‌دهد که شعاع کروی حباب به حدود یک میلی‌متر برسد.

به مدت بیش از ۵۰۰ سال، محققان رشته دینامیک سیالات نیز نتوانسته بودند توضیح قانع‌کننده‌ای برای علت چنین اتفاقی ارائه دهند؛ تا اکنون.

دو محقق از دانشگاه سویا و دانشگاه بریستول بالا آمدن حباب‌های هوا در آب را با استفاده از چارچوبی ریاضی شبیه‌سازی کردند و طبق محاسبه آن‌ها، حباب‌های هوا پس از رسیدن به شعاع بحرانی ۰.۹۲۶ میلی‌متر،، ناپایدار می‌شوند.

دلیل این امر این است که فشار آب اطراف حباب‌ها، تغییرشکل‌های ظریفی در آن‌ها ایجاد می‌کند و باعث این حرکت لرزشی می‌شود.

یافته‌های این محققان به تفصیل در مطالعه‌ای با عنوان «ناپایداری مسیر حباب هوای بالارونده در آب» آمده است که روز سه‌شنبه در مجله مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (Proceedings of the National Academy of Sciences) منتشر شد.

در این مقاله آمده است: «از دوران رنسانس مستند شده است که حباب هوایی که در آب بالا می‌آید، زمانی که از اندازه‌ای بحرانی می‌گذرد، از مسیر مستقیم و پایدار خود منحرف می‌شود و حرکت دوره‌ای زیگزاگی یا مارپیچی انجام می‌دهد.

«با این حال، بالا آمدن ناپایدار حباب به توصیف کمّی تن نمی‌داد و سازوکار فیزیکی آن همچنان مورد اختلاف نظر بود. با استفاده از روش نگاشت عددی از طریق اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق، نخستین بار در مورد این ناپایداری به توافقی کمّی دست می‌یابیم.»

این محققان در پایان گفتند که کشف این سازوکار، امکان مطالعه بیشتر در مورد «آلودگی‌های کوچک موجود در اکثر شرایط عملی» فراهم می‌کند؛ آلودگی‌هایی «که شبیه ذره‌ای در حالتی بین جامد و گازند».